Muskeln sind die motorischen Einheiten des Körpers. Das bedeutet, dass es verschiedene Körperteile in Bewegung versetzt und die Bewegung von Substanzen in den Hohlräumen des Körpers ermöglicht. Es gibt im Allgemeinen drei Arten von Muskeln im menschlichen Körper – Skelettmuskeln , die an den Knochen befestigt sind (freiwillige Kontrolle), glatte Muskeln innerhalb der Wände verschiedener Organe im Körper (unfreiwillige Kontrolle) und Herzmuskeln , die für die Herzkontraktion verantwortlich sind (unfreiwillige Kontrolle). ). Unabhängig von der Art des Muskels hat alles die gleiche Wirkung – es erzeugt Kraft und damit Bewegung.
Inhaltsverzeichnis
Teile der Skelettmuskulatur
Eine einfache Aufschlüsselung der Muskelstruktur besteht darin, dass jeder Muskel aus einer Ansammlung von Muskelfasern (Muskelzellen) besteht. Jede dieser Zellen besteht aus kleineren Strukturen, die als Myofibrillen bekannt sind und wiederum aus Mikrofilamenten, Aktin und Myosin bestehen.
Muskelfasern
Die größte Muskeleinheit sind die Muskelfasern (Muskelzellen oder Myozyten). Ein einzelner Muskel besteht aus mehreren hundert bis tausend Fasern, von denen sich jede über die gesamte Länge des Muskels erstreckt. Das Ende jeder Muskelfaser ist mit einer Sehnenfaser verbunden, die zusammen die Sehnen des Muskels bilden. Muskelfasern sind dünn und messen zwischen 10 und 80 Mikrometer im Durchmesser. Die Faser ist von einer dünnen Membran umgeben, die als Sarkolemm bekannt ist und von einem oder mehreren Nervenenden innerviert wird. Innerhalb der Faser befindet sich das Sarkoplasma, das eine große Anzahl von Mitochondrien und ein sarkoplasmatisches Retikulum enthält.
Myofibrillen
Jede Muskelfaser besteht aus mehreren hundert bis tausend Myofibrillen. Diese Myofibrillen sind eine Kombination aus zwei Protein-Mikrofilamenten, die als Myosin und Aktin bekannt sind. Auch andere Proteine bilden diese langen tubulären Myofibrillen. Die Hauptstrukturkomponente der Myofibrillen, nämlich die Mikrofilamente, sind sowohl die dickeren Myosin- als auch die dünneren Aktinfilamente. Das ineinandergreifende Muster dieser Mikrofilamente verleiht den Myofibrillen ein abwechselnd helles und dunkles Muster.
Unter den Myofibrillen, aus denen die Muskelfaser besteht, befindet sich das Sarkoplasma, eine Flüssigkeit, die im Wesentlichen das Zytoplasma der Muskelfaser (Zelle) ist. Es enthält große Mengen verschiedener Elektrolyte, die von den Myofibrillen für den Prozess der Muskelkontraktion benötigt werden. Neben den Myofibrillen befinden sich zahlreiche Mitochondrien, die die Energie für die Muskelkontraktion liefern.
Aktin und Myosin
Die hellen Bänder (I-Bands) sind Aktinfilamente, während die dunklen Bänder (A-Bands) dort sind, wo sich die Aktin- und Myosinfilamente überlappen. Aktin-Filamente erstrecken sich von beiden Seiten der Z-Scheibe (Z-Linien), um sich teilweise mit Myosin-Filamenten zu verzahnen. Z-Scheiben selbst sind eine Art Proteinband, das sich von Aktin und Myosin unterscheidet. Diese Z-Scheiben erstrecken sich über aufeinanderfolgende Myofibrillen, wodurch sie an jeder Myofibrille entlang der gesamten Muskelfaser befestigt werden.
Der Raum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Z-Scheiben wird als Sarkomer bezeichnet. Er kann gewissermaßen als die kleinste funktionelle Einheit des Muskels angesehen werden. Die Länge des Sarkomers nimmt drastisch ab, wenn sich eine Muskelfaser zusammenzieht. Titinproteine sind dichte Moleküle, die die Aktin- und Myosinfilamente an Ort und Stelle halten. Es ist eine Art federndes Protein, das die Funktion der gesamten kontraktilen Einheit ermöglicht. Diese Linien sind der Grund, warum Skelettmuskeln ein gestreiftes Aussehen haben.
Muskelkontraktion
Der gesamte Prozess der Muskelkontraktion ist ein komplexer biochemischer Prozess. Es kann jedoch einfach als gleitender Filamentmechanismus beschrieben werden. Actin-Mikrofilamente gleiten zwischen die Myosinfilamente, wodurch die gesamte Muskelfaser von beiden Enden gezogen und verkürzt wird. Mit anderen Worten, der Muskel befindet sich in einem Kontraktionszustand.
Dies wird durch einen Nervenimpuls ausgelöst. Der Ablauf ist wie folgt:
- Wenn der Impuls die Nervenenden erreicht, sondert er den als Acetylcholin bekannten Neurotransmitter ab.
- Kanäle an dem Teil der Muskelfasermembran, wo das Acetylcholin freigesetzt wird, öffnen sich und lassen Natrium eintreten.
- Dies initiiert ein Aktionspotential entlang der Membran der Muskelfaser.
- Durch die Depolarisation der Membran kann sich das Aktionspotential in die Faser ausdehnen.
- Dadurch setzt das sarkoplasmatische Retikulum große Mengen der darin gespeicherten Calciumionen frei.
- Es sind diese Calciumionen, die die Anziehungskräfte zwischen Aktin und Myosin auslösen. Da diese Filamente jedoch nebeneinander liegen, aber in ihrer jeweiligen Position gehalten werden, bewirken die Anziehungskräfte, dass Aktinfilamente zwischen den Myosinfilamenten gleiten.
- Die Calciumionen werden fast sofort zurück in das sarkoplasmatische Retikulum gepumpt und der gesamte Prozess hört auf. Daher endet die Muskelkontraktion innerhalb von Sekundenbruchteilen.
Der Prozess der Muskelkontraktion erfordert erhebliche Energiemengen, die von der großen Anzahl von Mitochondrien bereitgestellt werden, die neben den Myofibrillen liegen.
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